铝合金门窗工程技术规范之3材料

3、材料3.1铝合金型材3.1.1铝合金门窗工程用铝合金型材的合金牌号，供应状态、化学成分、力学性能、尺寸允许偏差应符合现行国家标准《铝合金建筑型材第1部分：基材》GB5237.1的规定，型材横截面尺寸允许偏差可选用普通级，有配合要求时应选用高精级或超高精级。3.1.2铝合金门窗主型材的壁厚应经计算或实验确定，除压条、扣板等需要弹性装配的型材外，门用主型材主要受力部位基材截面最小实测壁厚不应小于2.0㎜，窗用主型材主要受力部位基材截面最小实测壁厚不应小于1.4㎜。3.1.3铝型材表面处理应符合现行国家标准《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》GB5237.2《铝合金建筑型材第3部分：电泳涂漆型材》GB5237.3《铝合金建筑型材第4部分：粉末喷涂型材》GB5237.4《铝合金建筑型材第5部分：氟碳漆喷涂型材》GB5237.5的规定外尚应符合下列规定：1阳极氧化型材：阳极氧化膜膜厚度应符合AA15级要求，氧化膜平均厚度不应小于15μm,局部膜厚不应小于12μm;2电泳涂漆型材：阳极氧化复合膜，表面漆膜采用透明漆应符合B级要求，复合膜局部厚度不应小于16μm，表面漆膜采用有色漆应符合S级要求，复合膜局部厚度不应小于21μm;3粉末喷涂型材：装饰面上涂层最小局部厚度应大于40μm;4氟碳漆喷涂型材：二涂层氟碳漆膜，装饰表面平均漆膜厚度不应小于30μm;三涂层氟碳漆膜，装饰表面平均漆膜厚度不应小于40μm。3.1.4铝合金隔热型材除应符合现行行业标准《建筑用隔热铝型材穿条式》JG/T175、《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174的规定外，尚应符合下列规定：1穿条工艺的符合铝型材其隔热材料应使用聚酰胺66加25%玻璃纤维，不得使用PVC材料;2浇筑工艺的符合铝型材其隔热材料应使用高密度聚氨基甲酸乙酯材料。3.2玻璃3.2.1铝合金门窗工程可根据功能选用浮法玻璃、着色玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝玻璃等。3.2.2中空玻璃除应符合现行国家标准《中空玻璃》GB/T11944的有关规定外，尚应符合下列规定：1中空玻璃的单片玻璃厚度相差不宜大于3㎜;2中空玻璃应使用加入干燥剂的金属间隔框，亦可使用塑性密封胶制成的含有干燥剂和波浪形铝带胶带;3中空玻璃产地和使用地海拔高度相差800m时，应加装金属毛细管，毛细管应在安装地调整压差后密封。3.2.3采用低辐射镀膜玻璃的铝合金门窗，所用玻璃应符合下列规定：1真空磁控溅射法(离线法)生产的Low-E玻璃，应合成中空玻璃使用;中空玻璃合片时，应去除玻璃边部与密封胶粘接部位的镀膜，Low-E膜层应位于中空气体层内;2热喷涂法(在线法)生产的Low-E玻璃可单片使用，Low-E膜层宜面向室内;3.2.4夹层玻璃应符合国家现行标准《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》GB15763.3要求，且夹层玻璃的单片玻璃厚度相差不宜大于3mm。3.3密封材料3.3.1铝合金门窗用密封胶条应符合现行行业标准《建筑门窗用密封胶条》JG/T187的规定，密封胶条宜使用硫化胶类材料或热塑弹性体类材料。3.3.2铝合金门窗用密封毛条应符合现行行业标准《建筑门窗密封毛条技术条件》JC/T63.规定，毛条的毛束应经过规划处理，宜使用加片型密封毛条。3.3.3铝合金门窗用密封胶应符合下列规定：1玻璃与门框之间的沐风胶应符合现行行业标准《建筑窗用弹性密封胶》JC/T485的规定;2窗框与洞口之间的密封胶应符合国家现行规定《硅酮建筑密封胶》GB/T14683和《丙烯酸酯建筑密封胶》JC/T484的规定。3.4五金件、紧固件3.4.1铝合金门窗工程用五金件应满足门窗功能要求和耐久性要求，合页、滑撑、滑轮等五金件的选用应满足门窗承载力要求，五金件应符合现行行业标准《建筑门窗五金件通用要求》JC/T212的规定。3.4.2铝合金门窗工程连接用螺丝、螺栓宜使用不锈钢材料紧固件。铝合金门窗受力构件之间的连接不得采用铝合金抽芯铆钉。3.4.3铝合金门窗五金件、紧固件用钢材宜采用奥氏体不锈钢材料，褐色金属材料根据使用要求应选用热浸镀锌，电镀锌，防锈涂料等有效防腐处理。3.5其他3.5.1铝合金门窗框与洞口间采用泡沫填缝剂做填充时，宜采用聚氨酯泡沫填缝胶。固化后的聚氨酯泡沫胶缝表面应做密封处理。3.5.2铝合金门窗工程用纱门，纱窗，宜使用径向不低于18目的窗纱。

铝合金门窗工程技术规范之5结构设计

5结构设计5.1一般规定5.1.1铝合金门窗为建筑物外围结构的重要组成部分，一般情况下属于易于替换的结构构件，承受自重以及直接作用于其上的风荷载、地震作用和温度作用等，不分担主体结构承受的各种荷载和作用。5.1.2铝合金门窗是建筑外围护结构的组成部分，除必须具备足够的刚度和承载能力外，铝合金门窗自身结构、铝合金门窗与建筑洞口连接之间，须有一定的变形能力，以适应主体结构的变位。当主体结构在外荷载作用下产生的变形时，不应使门窗构件产生过大的内力和不能承受的变形。5.1.4铝合金门窗的面板玻璃为脆性材料，为了不致由于门窗受力后产生过大挠度导致玻璃破损，同时也避免因杆件变形过大而影响门窗的使用性能——开关困难、水密性能、气密性能降低或玻璃发生严重畸变等，故对铝合金门窗受力杆件，需同时验算其挠度和承载力。铝合金门窗连接件根据不同受荷情况，需进行抗拉(压)、抗剪和抗承压强度验算。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068规定，对于承载能力极限状态，应采用下列设计表达式进行设计：γ0S≤R(2)式中：R——结构构件抗力的设计值;S——荷载效应组合的设计值;γ0——结构重要性系数。门窗构件的结构重要性系数(γ0)，与门窗的设计使用年限和安全等级有关。考虑门窗为重要的持久性非结构构件，因此，门窗的安全等级一般可定为二级或三级，其结构重要性系数(γ0)可取1.0。因此，本规范设计表达式简化表示为S≤R，本承载力设计表达式具有通用意义，作用效应设计值S可以是内力或应力，抗力设计值R可以是构件的承载力设计值或材料强度设计值。铝合金门窗玻璃的设计计算方法按现行行业标准《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113的规定执行。按此计算方法，门窗玻璃的安全系数K=2.50，此时对应的玻璃失效概率为1‰。5.1.5铝合金门窗构件在实际使用中，将承受自重以及直接作用于其上的风荷载、地震作用、温度作用等。在其所承受的这些荷载和作用中，风荷载时主要的作用，其数值可达(1.0～5.0)kN/㎡。地震荷载方面，根据《建筑抗震设计规范》GB50011规定，非结构构件的地震作用只考虑由自身重力产生的水平方向地震作用和支座间相对位移产生的附加作用，采用等效侧力方法计算。因为门窗自重较轻，即使按最大地震作用系数考虑，门窗的水平地震荷载在各种常用玻璃配置情况下的水平方向地震作用力一般处于(0.04～0.4)kN/㎡的范围内，其相应的组合效应值仅为0.26kN/㎡，远小于风压值。温度作用方面，对于温度变化引起的门窗杆件和玻璃的热胀冷缩，在构造上可以采用相应措施有效解决，避免因门窗构件间挤压产生温度应力造成门窗构件破坏，如门窗框、扇连接装配间隙，玻璃镶嵌预留间隙(本规范第5章第5.3.2条已规定)等。同时，多年的工程设计计算经验也表明，在正常的使用环境下，由玻璃中央部分与边缘部分存在温度差而产生的温度应力亦不致使玻璃发生破损。因此，本规范规定进行铝合金门窗结构设计时仅计算主要作用效应重力荷载和风荷载，地震作用和温度作用效应不作计算，仅要求在设计构造上采取相应措施避免因地震作用和温度作用效应引起门窗构件破坏。进行铝合金门窗构件的承载力计算时，当重力荷载对铝合金门窗构件的承载能力不利时，重力荷载和风荷载作用的分项系数(γG、γW)应分别取1.2和1.4;当重力荷载对铝合金门窗构件的承载能力有利时(γG、γW)应分别取1.2和1.4。5.1.7铝合金门窗年温度变化△T应按实际情况确定，当不能取得实际数据时应取80℃。5.2材料力学性能5.2.1铝合金型材和抗拉、压强度设计值是根据材料的强度标准值除以材料性能分项系数取得的，本规范按《铝合金结构设计规范》GB50429规定材料性能分项系数(γf)取1.2，所以，相应的铝合金型材抗拉、压强度设计值为：铝合金型材强度标准(fak)一般取铝合金型材的规定非比例延伸强度Rρ0.2，Rρ0.2可按现行国家标准《铝合金建筑型材》GB5237的规定取用。为便于设计应用，将上式计算得到的数值取5的整数倍，表5.2.1中的铝合金抗拉、压强度设计值即为按照这一要求计算得出的。因风荷载分项系数γW=1.4，材料性能分项系数γf=1.2，本规范铝合金型材总安全系数为K=γWγf=1.68。5.2.2铝合金门窗中钢材主要用于连接件(如连接钢板、螺栓等)，其计算和设计要求应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定进行。其常用钢材的强度设计值亦按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定采用。5.2.4在铝合金门窗的实际使用中，失效概率最大的即为门窗五金件、连接构件其承载力须满足其产品标准的要求，对尚无产品标准的受力五金件、连接件须提供由专业检测机构出去的产品承载力的检测报告。铝合金门窗五金件、连接构件主要用于门窗窗扇与窗框的连接、锁固和门窗的连接，一旦出现失效，将影响窗扇的正常启闭，甚至导致窗扇的坠落，宜具有较高的安全度。根据目前国内工程的经验，一般情况下，门窗五金件、连接构件的总安全系数可取2.0，故抗力分项系数γR(或材料性能分项系数γf)可取为1.4.所以，当门窗五金件产品标准或检测报告提供了产品承载力标准值(产品正常使用极限状态对应的承载力)时，其承载力设计值可按承载力标准值除以相应的抗力分项系数γR(或材料性能分项系数γf)1.4确定。特殊情况下课按总安全系数不小于2.0的原则通过分析确定相应的承载力设计值。5.2.5为方便使用，本规范在附录A中收录了门窗常用紧固件和焊缝的强度设计值或承载力设计值。本规范计算门窗常用紧固件材料强度设计值时所取的抗力分项系数γR(或材料性能分项系数γf)分别为：1不锈钢螺栓、螺钉：总安全系数K=3，抗拉：γf=2.15;抗剪：γR=2.857;2抽芯铆钉：总安全系数K=1.8，γR=1.286;3焊缝材料强度设计值按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定采用。5.4铝合金门窗主要受力杆件计算5.4.1对于铝合金门窗杆件这类细长构件来说，受荷后起控制作用的旺旺是杆件的挠度，因此进行门窗工程计算时，可先按门窗杆件挠度计算选取合适的杆件，然后进行杆件强度的复核。门窗中横框型材受力形式是双弯杆件，当门窗垂直安装时，中横框型材水平方向承受风荷载作用力，垂直方向承受玻璃的重力。为使中横框型材下面框架内的玻璃镶嵌安装和使用不受影响，本规范要求验算在承受重力荷载作用下中横框型材平行于玻璃平面方向的挠度值。5.4.2门窗型材细长杆件受弯后其最大弯曲正应力远大于最大弯曲剪应力，所以在对门窗杆件进行强度复核时可仅进行最大弯曲正应力的验算。同时，因铝合金门窗自重较轻，其在竖框杆件中产生的轴力通常情况下都很小，可忽略不计。在进行受理杆件截面抗弯承载力验算时，铝型材的抗弯强度设计值(f)可按本规范5.2.1条的规定采用(fa);当铝型材中加有钢芯时，其钢芯的抗弯强度设计值f可按本规范5.2.2条的规定采用(fb)按《铝合金结构设计规范》GB50429规定，铝合金型材截面塑性发展系数(γ)，当采用强硬化(T4、T5状态)型材时取1.00;当采用弱硬化(T6状态)型材时根据不同的截面形状分别可取1.00或1.05，而对于铝合金门窗常用截面形状，大部分都取γ=1.00。为方便实际计算应用，本规范规定在进行铝合金门窗受力杆件截面抗弯承载力验算时统一取γ=1.00。5.4.3铝合金门窗框、扇主要受力杆件的力学模型，应根据门窗的立面分格情况、开启形式、框扇连接锁固方式等，按照《建筑结构静力学计算手册》计算方法，分别简化为承受各类分布荷载或集中荷载的简支梁和悬臂梁等来进行计算。为方便使用，本规范在附录B中，规定了门窗杆件挠度、弯矩的简化计算方法，可参照执行。5.5连接设计5.5.1铝合金门窗构件的端部连接节点、窗扇连接铰链、合页和锁紧装置等门窗五金件和连接件的连接点，在门窗结构受力体系体系中相当于受力杆件简支梁和悬臂梁的支座，应有足够的连接强度和承载力，以保证门窗结构体系的受力和传力。在我国多年的铝合金门窗实际工程经验中，实际使用中损坏和在风压作用下发生的损毁，很多情况都是由于五金件和连接体本身承载力不足或链接螺钉、铆钉拉脱而导致链接失效而引起。因此，在铝合金门窗工程设计中，应高度注意门窗五金件和连接件承受力校核和连接可靠性设计，应按荷载和作用的分布和传递，正确设计、计算门窗连接节点，根据连接形式和承载情况，进行五金件、连接件及紧固件的抗拉(压)、抗剪切和抗挤压等强度校核计算。5.5.2在进行铝合金门窗五金件和连接件强度计算时，根据不同连接件情况，可分别采用应力表达式：σ≤f或承载力表达式：S≤R进行计算。通常情况下，进行连接件强度计算时，一般可采用应力表达式进行计算;而门窗五金件产品标准或产品检测报告所提供的一般为产品承载力，在此情况下，采用承载力表达式进行计算将较为直观、简单。5.5.8不同金属相互接触处，容易产生双金属腐蚀，所以要求设置绝缘垫片或采取其他防腐措施。在正常条件下，铝合金与不锈钢材料接触不易发生双金属腐蚀，一般可不设置绝缘垫片。5.5.9连接螺栓、螺钉或铆钉的中心距和中心至构件边缘的距离，应按《铝合金结构设计规范》GB50429规定执行，同时应满足构件受剪面进行验算。同事，当螺钉直接通过型材孔壁螺纹受力连接时，应验算螺纹承载力。必要时，应采取相应的补强措施，如采用加衬板等，或改变连接方式。5.6隐框窗硅酮结构密封胶设计5.6.1硅酮结构密封胶在施工前，应进行与玻璃、型材的剥离试验，以及相接触的有机材料的相容性试验，合格后方能使用。如果硅酮结构密封与接触材料不相容，会导致结构胶粘结力下降或丧失。5.6.2硅酮结构密封胶的粘结宽度、厚度的设计计算，《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102均作了详细规定。在进行隐框窗结构胶粘接宽度、厚度的设计计算时，应考虑风荷载效应和玻璃自重效应，按照非抗震设计计算公式进行设计计算。